轮式装载机发动机节能控制技术研究

发布时间：2017-04-27 16:06

  本文关键词：轮式装载机发动机节能控制技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：根据对国内某型装载机展开的技术调研,与国外同类机型相比存在燃油经济性较差、发动机控制过程中未考虑装载机工况识别以及发动机未做瞬态节能控制等问题。针对上述问题,本文以国家科技支撑计划项目“工程机械节能减排共性技术研究”(项目编号2015BAF07B01)为依托,从基于工况识别的发动机节能控制策略入手,系统性地分析并研究了轮式装载机发动机节能控制技术,主要研究内容与结论如下:首先,针对整车控制系统过于复杂的问题,为了降低系统设计难度,提高系统的实时性,本文对装载机发动机节能控制体系架构进行了研究,控制目标按优先级分层控制,主要包括安全层、工作模式控制层和转速控制层等三层。分析了该控制体系中涉及的重点、难点及总体解决方案,最后规划了实现该控制体系架构功能的各项关键技术,使得本文的研究脉络更加清晰,降低了整车控制系统的设计难度,提高了系统的实时性。其次,针对工程上的可控性问题以及发动机在进行较大的转矩或转速调整时瞬时油耗变高的问题,基于VCU Link控制平台,对原型机所装发动机开展了动态响应特性及瞬时油耗测试研究。测试结果显示:VCU Link控制平台可实现对发动机的控制;在带载工况下,转速从800 rpm上升到2000 rpm的工况下,转速上升斜率为1000 rpm/s时发动机的动力性最好,转速上升斜率为700 rpm/s时发动机的燃油经济性最好。再次,针对原型机燃油经济性较差的问题,开展了基于工况识别的发动机节能控制策略研究,主要包括以下几个方面:针对原型机所装发动机的工作模式单一,无法实现精细化节能研究的问题,基于有限状态机Stateflow设计了整机工作模式控制策略,实现了整机多种工作模式的切换;针对原型机只做了动力层面控制的问题,设计了包含制动和跛行时发动机的控制策略,解决了制动时误踩加速踏板的命令优先级问题和发动机在运行中发生重大故障时的控制问题;针对原型机未做发动机瞬态节能控制的问题,设计了发动机瞬态节能控制策略,保证了整机处于动力模式时具有较好的动力性,处于经济模式时具有较好的燃油经济性;针对原型机只有一个作业模式,无法满足装载机多任务、工况复杂多变的问题,设计了基于工况识别的发动机多作业模式节能控制策略,使装载机具有动力模式和经济模式,以满足不同的铲装工作需求;针对原型机长时间怠速时造成的燃油浪费问题,设计了怠速降转速节能控制策略,降低了装载机长时间怠速时的能耗。最后,针对离线仿真结果无法完全接近实际的问题,对本文控制策略开展了硬件在环仿真实验和实车实验验证。其中在硬件在环仿真实验结果显示:本文的控制策略均能按照预期设想的方式运行。实车实验结果显示:本文控制策略的动力模式适用于高速铲装工作或硬实物料的铲装工作;经济模式适用于慢速铲装工作或松散物料的铲装工作,且具有较好的燃油经济性。
【关键词】：发动机 节能控制 瞬时油耗 工况识别 硬件在环
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH243
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 选题背景及研究意义10-11
• 1.2 装载机节能研究现状11-17
• 1.2.1 国外研究现状11-14
• 1.2.2 国内研究现状14-17
• 1.3 本文主要研究内容17-20
• 第2章 发动机节能控制体系架构20-24
• 2.1 发动机节能控制方案设计20-22
• 2.2 发动机节能控制关键技术22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 发动机动态响应特性及瞬时油耗测试24-36
• 3.1 VCU Link工作原理24-25
• 3.2 测试总体方案25-26
• 3.3 测试控制模型26-28
• 3.4 测试结果分析28-33
• 3.4.1 发动机动态响应特性分析29-32
• 3.4.2 发动机瞬时油耗特性分析32-33
• 3.5 本章小结33-36
• 第4章 发动机的节能控制策略36-58
• 4.1 整机工作模式控制36-41
• 4.2 发动机转速控制41-46
• 4.2.1 驱动时发动机转速控制41-44
• 4.2.2 制动时发动机的控制44-45
• 4.2.3 跛行时发动机的控制45-46
• 4.3 发动机瞬态节能控制46-48
• 4.4 发动机多作业模式节能控制48-55
• 4.4.1 多作业模式的确定48-51
• 4.4.2 经济模式下子模式的确定51-53
• 4.4.3 经济模式下子模式的转速控制53-55
• 4.5 发动机怠速降转速节能控制55-56
• 4.6 本章小结56-58
• 第5章 硬件在环仿真实验与实车实验验证58-74
• 5.1 硬件在环仿真系统的建立58-60
• 5.1.1 硬件在环仿真系统架构58-59
• 5.1.2 基于VCU Link的RCP开发59-60
• 5.2 硬件在环仿真实验及结果分析60-67
• 5.2.1 硬件在环仿真实验设计60-61
• 5.2.2 硬件在环仿真实验结果分析61-67
• 5.3 实车实验验证67-71
• 5.3.1 实验样机基本参数67-68
• 5.3.2 实验总体方案68-69
• 5.3.3 实验结果分析69-71
• 5.4 本章小结71-74
• 第6章 总结与展望74-80
• 6.1 全文总结74-75
• 6.2 展望75-80
• 参考文献80-88
• 作者简介、科研成果及参加的科研项目88-90
• 致谢90

【参考文献】

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本文编号：330929